I gamma-ray burst: le esplosioni più potenti del cosmo

Per pochi secondi possono brillare piu' di intere galassie: i lampi di raggi gamma, o gamma-ray burst, sono gli eventi piu' energetici osservati nell'universo. Scoperti quasi per caso, hanno richiesto decenni di indagine per essere compresi e restano una delle frontiere piu' affascinanti dell'astrofisica.

Una scoperta inattesa

I primi lampi gamma furono rilevati alla fine degli anni Sessanta da satelliti militari pensati per sorvegliare i test nucleari. Per anni la loro origine resto' un enigma: brevissimi, imprevedibili, provenienti da ogni direzione del cielo in modo uniforme. Solo l'individuazione delle loro deboli controparti in altre lunghezze d'onda, decenni dopo, permise di collocarli a distanze cosmologiche, miliardi di anni luce da noi.

Due famiglie

Si distinguono lampi lunghi, della durata di secondi o minuti, e lampi corti, di frazioni di secondo. I lunghi sono associati al collasso del nucleo di stelle massicce in buchi neri, un tipo speciale di supernova; i corti sono legati alla fusione di oggetti compatti, come due stelle di neutroni. Questi ultimi sono oggi collegati anche all'emissione di onde gravitazionali, aprendo l'era dell'astronomia multimessaggera.

Il meccanismo

In entrambi i casi si forma un buco nero che espelle getti di materia a velocita' prossime a quella della luce. Quando uno di questi getti e' puntato verso di noi, l'energia appare amplificata enormemente: e' come guardare dentro la canna di un fucile cosmico. L'emissione gamma iniziale e' seguita da un bagliore residuo, l'afterglow, visibile per ore o giorni in luce X, ottica e radio.

Perche' sono difficili da studiare

Un lampo gamma puo' spegnersi prima che gli strumenti riescano a puntarlo. Per questo esistono reti di allerta automatica che, in pochi secondi, ridirigono telescopi di tutto il mondo verso la sorgente per coglierne l'afterglow. E' una corsa contro il tempo che unisce satelliti specializzati e osservatori a terra, in cui contano i minuti.

I gamma-ray burst sono una finestra sull'universo lontano e sulla morte delle stelle piu' grandi, un tema che si lega alle grandi scoperte raccontate nella sezione storia dell'astronomia e allo studio del cosmo.

Una sonda per l'universo primordiale

La straordinaria luminosita' dei lampi gamma li rende visibili da distanze enormi, fino a epoche in cui l'universo aveva una piccola frazione della sua eta' attuale. Per questo gli astronomi li usano come "fari" per sondare il cosmo lontano: la luce del bagliore residuo, attraversando il gas intergalattico lungo il tragitto, ne porta impresse le tracce, permettendo di studiare materia altrimenti invisibile. I lampi piu' lontani conosciuti ci mostrano stelle morte quando l'universo era giovanissimo, offrendo indizi sulle prime generazioni stellari. Cosi' un fenomeno violentissimo e fugace diventa uno strumento di indagine: non solo la spettacolare fine di una stella, ma una sonda che illumina, per pochi istanti, regioni dello spazio e del tempo altrimenti fuori portata.

Dall'enigma all'astronomia multimessaggera

La storia dei lampi gamma e' un esempio perfetto di come un mistero possa trasformarsi in uno strumento di scoperta. Per decenni non si seppe nemmeno se fossero vicini o lontanissimi: la svolta arrivo' quando i satelliti riuscirono a localizzarli con sufficiente rapidita' da permettere ai telescopi a terra di trovarne il debole bagliore residuo e misurarne la distanza, rivelandoli a miliardi di anni luce. Da allora ogni progresso strumentale ha aggiunto un tassello: la connessione dei lampi lunghi con un tipo di supernova, quella dei lampi corti con la fusione di stelle di neutroni e, nel 2017, la storica rilevazione simultanea di onde gravitazionali e di un lampo gamma dallo stesso evento. Quel momento ha inaugurato l'astronomia multimessaggera, in cui un fenomeno cosmico viene osservato contemporaneamente attraverso messaggeri diversi - luce di ogni colore, onde gravitazionali, neutrini - ciascuno dei quali racconta un aspetto irraggiungibile agli altri. I gamma-ray burst, nati come segnali enigmatici captati per caso, sono oggi tra i fenomeni piu' studiati e collaborativi dell'astrofisica, e continuano a sondare l'universo nelle sue regioni e nelle sue epoche piu' remote.

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